Le phosphore est un élément vital de tout organisme et joue un rôle essentiel, par exemple, dans le transfert d’énergie dans le corps et dans les membranes cellulaires, les os et les dents. Le phosphore est également particulier car il existe sous de nombreuses formes différentes (allotropes). Il existe par exemple le phosphore blanc, hautement explosif et toxique, le phosphore rouge, plus stable, que l’on trouve dans les têtes d’allumettes, ou le phosphore noir cristallin et semi-conducteur. Ce dernier trouve de nombreuses applications dans les appareils électroniques.
La variété des composés du phosphore et leurs propriétés physiques et chimiques peuvent être encore étendues par l’auto-assemblage de structures de phosphore bidimensionnelles sur des surfaces.
Différentes couches bidimensionnelles
Des chercheurs d’un groupe dirigé par le professeur Ernst Meyer du département de physique et de l’Institut suisse de nanosciences de l’Université de Bâle ont maintenant produit diverses structures de phosphore bidimensionnelles sur des surfaces d’argent en évaporant des atomes de phosphore. publié dans le journal Nature Communications.
En plus des chaînes et des anneaux hexagonaux, ils ont également produit des anneaux plans de cinq atomes de phosphore (pentamères de phosphore), dont chacun se comporte comme un anion, c’est-à-dire qu’il est chargé négativement.
Afin d’évaluer si de telles couches 2D constituées de pentamères de phosphore conviennent aux applications en nanoélectronique et en nanooptique, il est nécessaire de caractériser les propriétés de la couche atomique et d’étudier les interactions avec la surface métallique.
Des données significatives grâce à une combinaison de méthodes
En utilisant une combinaison de force atomique et de spectroscopie à effet tunnel à basse température de 4 kelvins (-269,15°C), les chercheurs ont découvert que les pentamères de phosphore conservent leurs propriétés semi-conductrices sur la surface de l’argent.
« Cela distingue la couche de phosphore d’une couche de graphène hexagonale, par exemple, qui est métallique lorsqu’elle est en contact direct avec une surface métallique », explique le Dr Rémy Pawlak, qui a supervisé les expériences.
La couche de pentamère de phosphore provoque le passage des électrons du métal vers la couche de phosphore et une couche limite spéciale, connue sous le nom de jonction Schottky métal-semi-conducteur de type p, se forme.
« La formation d’une jonction Schottky à l’interface pourrait permettre des applications dans les transistors à effet de champ, dans les cellules solaires ou comme diodes », ajoute le professeur Ernst Meyer.
Les résultats ont été confirmés par des simulations réalisées par des groupes de recherche de Shenzhen et de Shanghai en Chine.
Plus d’informations :
Outhmane Chahib et al, Sondage de la redistribution de charge à l’interface des pentamères cyclo-P5 auto-assemblés sur Ag(111), Nature Communications (2024). DOI : 10.1038/s41467-024-50862-4